平面控制测量(horizontal control survey)

建立水平方向控制网的控制测量工作。它的任务址在测区范围内以统一的坐标，精确测定所设一系列地面控制点的平面直角坐标，为地形测量和工程测提供平面控制依据。

对于地形测图，等级平面控制点是扩展图根控制点(直接用于地形测量的控制点)的基础，能保证所测地形图互相拼接成为一个整体。对于工程测量，通常需布设专用控制网(见短边专用控制测量和建筑方格网测量)，作为施工放样，变形观测的依据。

坐标系统区域性平面控制网一般在国家大地择制网下加密，或以国家大地控制网为起算数据，以便统一坐标系统。国家大地控制网的控制点也称大地点，其水平位置是按国家统一的大地测量规范测定的。椭球面上的几何元素要归算到平面上，然后进行平面上的平差和计算，所求得的平面直角坐标才能用于测图，为此必须采用某种投影法来建立大地点在椭球面上的大地坐标与其平面直角坐标之间严密的数学关系。

中国的椭球参数采用国际大地测量学和地球物测学联合会第16届大会推荐值：

a=6378140m(椭球体的长半径)

f=1/298.257(椭球体的扁率)

椭球在地球体中的定位是在椭球面与中国领域内大地水准面最佳拟合的条件下确定的。大地原点设在陕西省泾阳县。

由于椭球面是一个不可平展的曲面，投影时必然产生投影变形，因此要求采用投影变形小、计算公式简单的正形投影法。中国在1949年以前采用兰伯特圆锥投影，以后改用高斯-克吕格投影(又称高斯正形投影)。

高斯-克吕恪平面直角坐标系、高斯克吕格投影带和工程测量平面控制网的坐标系统如下：高斯-克吕格平面直角坐标系高斯-克吕格投影属于横轴切圆柱正形投影。设想将截面为椭圆的一个圆柱体面套在地球椭球的外面(图1a)，圆柱的中心轴EE1在赤道面内，圆柱面与椭球面相切在一条子午线上，这条子午线称为“中央子午线”(又称“轴子午线”)。按正形条件将中央子午线东、西各一定经度范围内的地区投影到圆柱面上，然后将这圆柱面顺着过极点的母线剪开并展成平面，就得出中央子午线两侧的一部分地区在平面上的投影，中央子午线形成纵轴(x轴)，向北为正；椭球赤道的投影为横轴(y轴)，向东为正。两者的交点O为坐标的原点(图1b)。这就是高斯-克吕格平面直角坐标系，为中国国家大地控制网、城市和工程勘察测量平面控制网所采用。

图1 高斯-克吕格投影和展开

a-投影；b-投影展开

高斯-克吕格投影带高斯-克吕格投影的长度变形随着离中央子午线的距离成平方增长，为了限制这种变形范围，把地球椭球面按子午线划分成若干投影带，带的宽度分为6度、3度和1.5度三种。例如中国采用的高斯-克吕格投影3度带平面直角坐标系统，是将地球椭球面按经差为3度的带宽划分的，其中央子午线的经度L0=3n(n为投影带号)。每一投影带采用各自独立的高斯-克吕格平面直角坐标系统，并规定y坐标值加500km以避免出现负值；又规定y坐标前加上二位数以表示该点所在的投影带号。x坐标值都是从赤道起算的实际值。

工程勘察测量要求投影长度变形值不大于2.5cm/km，因此当测区中部远离3度带中央子午线时可采用1.5度带，或以测区中部子午线为中央子午线的高斯-克吕格投影任意带平面直角坐标系统。此外，当测区平均高程较大时，为了使成果、成图与实地相符，常采用测区平均高程面作为投影面。

工程测量平面控制网的坐标系统多为假设坐标系统，以满足各种专用控制网的特殊要求，例如采用建筑坐标系统，常将坐标轴选择与生产主系统轴线或建筑群主轴线相平行。

控制网类型工程勘察测量的平面控制网分二、三、四等3个等级和一、二、三级导线。常用的类型有三角网(锁)、导线网和三边网等；对某些特殊工程可采用边角网(锁)。

三角网(锁)在地面上布设一系列连续三角形，组成网状或锁状，称为三角网或三角锁(图2)，三角形的顶点称为三角点。三角网(锁)中的单个图形可以是单三角形、双对角线四边形(又称大地四边形)和多边中心形(图3)。以三角测量的方法和要求在野外测定一些三角形的边长和方位角作为起始数据，测出所有三角形顶角，然后解算各三角点的平面直角坐标。

图2 三角网和三角锁

a-三角网；b-三角锁

图3 三角网(锁)中的单个图形

a-单三角形；b-双对角线四边形；c-多边中心形

导线网由选定的一系列控制点连成的折线称为导线；若干条导线组成多边形或网状形称为导线网，这些控制点称为导线点(图4)。以导线测量方法，测定全部导线边的长度和所有夹角，从一起始点坐标和方位角出发，解算各导线点的平面直角坐标。由于导线布设仅要求相邻两导线点间互相通视，因而较适宜布设在建筑区、荫蔽区等视野不甚开阔地区；也常用于狭长地带的平面控制测量。随着电磁波测距仪的发展，导线网的应用日益广泛。

三边网图形布设与三角网相同，使用电磁波测距仪测定所有边长后即可解算各三角点的平面直角坐标。由于三边网多余观测少，建网时常增加多余观测来加强网的可靠性。

边角网(锁)在三角网(锁)中测定全部或部分

图4 导线和导线网

a-导线；b-导线网

边长和内角，解算各三角点的平面直角坐标。测边有利于控制长度误差，测角有利于控制方向误差，边角同测可充分发挥两者的优点，提高点位精度，常为某些专用控制网采用。

插点、插网加密平面控制网的一种方式。在已知高等级控制网的三角形中插设1～2个待定点称为插点；在两个和两个以上高等级三角点间布设线形三角网(锁)称为插网。此外，交会定点也是加密平面控制网的一种方法。在两个和两个以上已知点上对待定点观测水平角而求出待定点平面位置的，称为前方交会法；在待定点上对三个以上已知点观测水平角而求出待定点平面位置的，称为后方交会法。

建网程序和方法其程序和方法如下：(1)野外踏勘和控制网设计。(2)选点。根据控制网设计方案，在实地选定控制点位，要求相邻点间通视良好，觇标高度合理，作业安全，便于长期保存和加密扩展。(3)建立测量标志。(4)水平角观测。测定一点到两个或两个以上目标的方向线垂直投影在水平面上所成的夹角，称为水平角观测(简称测角)。测角是确定平面控制点的要素之一，主要使用的仪器是经纬仪。测角时先将经纬仪整置于测站上，然后用望远镜视准轴精确地照准目标，用读数设备读出水平度盘上相应的读数。通常，观测两个方向之间的夹角采用测回法或复测法，三个以上方向采用方向观测法或全组合测角法。(5)距离测量。测定两点连线的长度的工作。通常需要测定两点连线投影在某水平面上的长度，是确定平面控制点的要素之一。距离测量的方法有量尺测量和电磁波测距：量尺量距是用尺直接丈量两点间的距离。常用的量尺有钢卷尺和因瓦基线尺。钢卷尺一般用于丈量导线边长；因瓦基线尺是温度膨胀系数很小的因瓦合金钢制造的线状或带状尺，主要用于丈量三角网基线(起始边)的长度。电磁波测距仪出现之后，用它直接测量距离，精度和工效都很高。(6)平差计算。为消除平面控制网中各观测值之间的几何矛盾，按最小二乘法准则，常采用间接观测平差法或条件观测平差法。然后根据平差后的角值和边长，由起始坐标和起始方位角逐点推算全部控制点的平面直角坐标(见测绘数据处理)。